Der Stromkreislauf - leicht erklärt
D. Supper 25.09.2015
Winzige Wassermolekühle bewegen sich als riesiger Strom durch den Höhenunterschied talabwärts. Die Energie hat man sich schon seit jeher nutzbar gemacht. Möglich macht dies unsere Sonne, die unglaubliche Mengen an Wassermolekühlen auf ein höheres Niveau anhebt.
Ganz ähnlich funktioniert auch unser Stromkreislauf. Statt der Wassermolekühle kommen Ladungsträger wie Elektronen oder Ionen zum Einsatz. Sie bewegen sich allerdings nur als Strom, wenn ein "Höhenunterschied", die elektrische Spannung, vorhanden und der Kreislauf nicht unterbrochen ist.
Elektrische Ladungen
Ladungen können in Monozellen gespeichert werden. Die Ladungsmenge $Q$ gibt die Anzahl $n$ der sogenannte Elementarladungen $e$ an, die gespeichert sind. Es gibt negative Ladungen - Elektronen - und positive Ladungen - Protonen.
Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an, gleichnamige stoßen sich ab.
Der elektrische Strom
Bewegen sich die Ladungen kommt es zu einem Stromfluß. Die Ladungsmenge $Q$ pro Zeit $t$ definiert den elektrischen Strom $I$.
Dieser Strom lässt nun Lampen leuchten, Motoren drehen oder Musik hörbar werden. Es funktioniert aber immer nur wenn eine Spannung anliegt und der Stromkreis geschlossen ist.
Man unterscheidet zwischen einer technischen (von + nach -) und einer physikalischen (von - nach +) Stromrichtung. Unterschiedliche Stoffe leiten den Strom mehr oder weniger gut. Metalle gelten als Leiter mit 1018 freien Elektronen pro cm3. Das besondere bei Halbleitern ist, dass ihre Leitfähigkeit sogar im Betrieb verändert werden kann. Isolatoren sind Nichtleiter.
Die elektrische Spannung
Trennt man Ladungen tendieren sie dazu sich wieder anzuziehen. Es entsteht zwischen ihnen eine Spannung $U$, die umso größer ist, je weiter sie getrennt werden. Da zum Trennen der Ladungen Energie $E$ aufgewendet werden muss, definiert man die Spannung mit der Einheit Volt zu:
Damit der hierdurch fließende Strom auch den Weg durch die Stromleitung geht müssen diese isoliert werden.
Die Spannung kann durch elektrische Generatoren in Kraftwerken, chemisch in Batterien, durch Licht in Solarzellen, aber auch durch Wärme, Druck oder Reibung erzeugt werden. Dabei beruht das Prinzip der Spannungserzeugung immer auf Ladungstrennung.
Man beachte, dass Spannungen größer 50 V für den Menschen lebensgefährlich sein können.
Der Stromkreislauf - leicht erklärt
Winzige Wassermolekühle bewegen sich als riesiger Strom durch den Höhenunterschied talabwärts. Die Energie hat man sich schon seit jeher nutzbar gemacht. Möglich macht dies ...
... unsere Sonne, die unglaubliche Mengen an Wassermolekühlen auf ein höheres Niveau anhebt.
Ganz ähnlich funktioniert auch unser Stromkreislauf. Statt der Wassermolekühle kommen Ladungsträger wie Elektronen oder Ionen zum Einsatz. Sie bewegen sich allerdings nur als Strom, wenn ein "Höhenunterschied", die elektrische Spannung, vorhanden und der Kreislauf nicht unterbrochen ist.
Ladungen können in Monozellen gespeichert werden. Die Ladungsmenge $Q$ gibt die Anzahl $n$ der sogenannte Elementarladungen $e$ an, die gespeichert sind. Es gibt negative Ladungen - Elektronen - und positive Ladungen - Protonen.
Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an, gleichnamige stoßen sich ab.
Welche Grafik stimmt?
Bewegen sich die Ladungen kommt es zu einem Stromfluß. Die Ladungsmenge $Q$ pro Zeit $t$ definiert den elektrischen Strom $I$.
Dieser Strom lässt nun Lampen leuchten, Motoren drehen oder Musik hörbar werden. Es funktioniert aber immer nur wenn eine Spannung anliegt und der Stromkreis geschlossen ist.
Ein Akku mit 2,5 Ah liefert 0,5 A. Wie lange?
Man unterscheidet zwischen einer technischen (von nach ) und einer physikalischen (von nach ) Stromrichtung. Dabei folgt letztere den Gesetzmäßigkeiten der Ladungen.
Unterschiedliche Stoffe leiten den Strom mehr oder weniger gut. Metalle gelten als Leiter mit 1018 freien Elektronen pro cm3. Das besondere bei Halbleitern ist, dass ihre Leitfähigkeit sogar im Betrieb verändert werden kann. Isolatoren sind Nichtleiter.
Trennt man Ladungen tendieren sie dazu sich wieder anzuziehen. Es entsteht zwischen ihnen eine Spannung $U$, die umso größer ist, je weiter sie getrennt werden. Da zum Trennen der Ladungen Energie $E$ aufgewendet werden muss, definiert man die Spannung mit der Einheit Volt zu:
Damit der hierdurch fließende Strom auch den Weg durch die Stromleitung geht müssen diese isoliert werden.
Die Spannung kann durch elektrische Generatoren in Kraftwerken, chemisch in Batterien, durch Licht in Solarzellen, aber auch durch Wärme, Druck oder Reibung erzeugt werden. Dabei beruht das Prinzip der Spannungserzeugung immer auf Ladungstrennung.
Man beachte, dass Spannungen größer 50 V für den Menschen lebensgefährlich sein können.
Der elektrische Stromkreis am Beispiel des Weidezauns.